Question

Ⅰ、某种溶液仅含下表离子中的5种（不考虑水的电离与离子水解），且各种离子的物质的量均为1mol．

阳离子	K+    Ba2+     Fe2+   Al3+     Fe3+    Mg2+
阴离子	OH-   HCO3-   CO32-    Cl-      NO3-    SO42-

若向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体生成．经分析反应后溶液中阴离子种类没有变化．
（1）溶液中

一定不

（填“一定”、“一定不”或“可能”）含有HCO₃^-或CO₃^2-，理由是

HCO₃^-与CO₃^2-均可与盐酸反应生成二氧化碳，造成阴离子种类有所变化

（2）原溶液中所含的阴离子为

Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-

，阳离子为

Fe²⁺、Mg²⁺

（3）向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体生成的离子反应方程式为

3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O

（4）若向原溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，充分反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥灼烧到恒重，得到固体质量为

120

g．
Ⅱ、钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO₃、BaSiO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等]．某主要生产BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的化工厂利用钡泥制取Ba（NO₃）₂，其部分工艺流程如下：

（1）酸溶后溶液中pH=1，Ba（FeO₂）₂与HNO₃的反应化学方程式为

Ba（FeO₂）₂+8HNO₃=Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O

．
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是

防止反应速率过快

、

HNO₃易挥发

、

分解

．
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为

BaCO₃

（填化学式）；中和Ⅰ使溶液中

Fe³⁺、H⁺

（填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）．
（4）上述流程中洗涤的目的是

减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）HCO₃^-与CO₃^2-均可与盐酸反应生成二氧化碳；
（2）根据离子共存知识来回答；
（3）根据硝酸的氧化性以及亚铁离子的还原性知识来回答；
（4）根据盐的水解以及原子守恒思想来回答；
Ⅱ、（1）Ba（FeO₂）₂与HNO₃反应的化学方程式为：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（2）温度越高反应速率越快，故控制温度不超过70℃是为了防止反应速率过快，且浓硝酸越浓越易分解，温度高既易挥发，也易分解，故不用浓硝酸；
（3）X既要能中和硝酸，又不产生新杂质，结合本厂实际，故可用BaCO₃；中和Ⅰ使溶液中的Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀、H⁺浓度减小；
（4）洗涤废渣是为了减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染．

解答：解：Ⅰ、（1）往溶液中加入的是过量的盐酸，如果有碳酸根离子或碳酸氢跟离子的话会完全反应生成二氧化碳，所以就不可能保证阴离子种类没有变化，
故答案为：一定不；HCO₃^-与CO₃^2-均可与盐酸反应生成二氧化碳，造成阴离子种类有所变化；
（2）若向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体生成，反应后溶液中阴离子种类没有变化，根据表中的离子，可以推知是 Fe²⁺、NO₃^-在酸性环境下生成的一氧化氮，所以一定含有氯离子，加入盐酸，溶液中阴离子种类不变，所以原来溶液中含有Cl^-，若只含有氯离子和硝酸根离子，二者的量均为1mol，根据电何守恒是不可能的，所以还含有硫酸根离子，再根据电荷守恒确定还含有一种带有两个正电荷的镁离子，故答案为：Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；Fe²⁺、Mg²⁺；
（3）向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体NO生成的离子反应方程式为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）若向原溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，充分反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥灼烧到恒重，得到固体是三氧化二铁以及氧化镁，根据原子守恒，则生成0.5molFe₂O₃和1mol的MgO，质量为：0.5mol×160g/mol+1mol×40g/mol=120g，故答案为：120；
Ⅱ、（1）Ba（FeO₂）₂中Fe元素是+3价，故Ba（FeO₂）₂与硝酸不发生氧化还原反应，其反应方程式为：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O，
故答案为：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（2）酸溶时控制反应温度不超过70℃，是为了防止温度过高，反应速率太快；不使用浓硝酸，是因为浓HNO₃不稳定，易分解，易挥发，故答案为：防止反应速率过快　浓HNO₃易挥发、分解（凡合理答案均可）；
（3）加入X调节溶液的pH=4～5，则X应能消耗H⁺，结合工厂主要生产BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的实际情况，可选用BaCO₃；中和后溶液中H⁺浓度减小，pH在4～5时，Fe³⁺也完全沉淀，故Fe³⁺浓度也减小，故答案为：BaCO₃；Fe³⁺、H⁺；
（4）因为钡盐是重金属盐，有毒，故洗涤的目的是减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染，故答案为：减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染（凡合理答案均可）．

点评：本题考查学生在“工艺流程阅读、相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理、生产流程的作用”等方面对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用程度，考查学生对新信息的处理能力．